(57)【要約】【課題】日光が照射されなくてもＳＯＸの除去を行うことができるセラミックス建材を提供することを目的とする。【解決手段】炭酸バリウムを含有するセラミックス建材。炭酸バリウムの含有量は、好ましくは０．０５〜５重量％である。該セラミックス建材は、炭酸バリウム０．０５〜３．０重量％、アルカリ成分（アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の合量として）３重量％を含有するセラミックス建材製造用原料を、焼成温度１０００〜１２００℃で焼成することにより得られる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸バリウムを含有することを特徴とするセラミックス建材。
【請求項２】
請求項１において、該セラミックス建材の表面の少なくとも一部は無釉であり、該セラミックス建材の吸水率が３〜２０％であることを特徴とするセラミックス建材。
【請求項３】
請求項１又は２において、該セラミックス建材は多孔質であることを特徴とするセラミックス建材。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、炭酸バリウムの含有量が０．０５〜５重量％であることを特徴とするセラミックス建材。
【請求項５】
セラミックス建材製造用原料を成形し、焼成してセラミックス建材を製造する方法において、
炭酸バリウムを含有するセラミックス建材製造用原料を、炭酸バリウムが残留する焼成条件で焼成することを特徴とするセラミックス建材の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、焼成温度が１０００〜１２００℃であることを特徴とするセラミックス建材の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、該セラミックス建材製造用原料が、炭酸バリウム０．０５〜５重量％、アルカリ成分（アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の合量として）５重量％以下を含有していることを特徴とするセラミックス建材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中のＳＯＸを吸収するセラミックス建材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建材中にＳＯＸを除去する成分を含有させた建材として、特開平１１−６０３１５号公報に、二酸化チタンを含有する建材が記載されている。該建材によると、二酸化チタンの強い光触媒作用によりＳＯＸが分解、除去される。
【特許文献１】特開平１１−６０３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特開平１１−６０３１５号公報では、建材中の二酸化チタンの光触媒作用によりＳＯＸの除去を行うため、日光が照射されない夜間や曇りの日等にはＳＯＸの除去が行われないという不都合がある。
【０００４】
本発明は、日光が照射されなくてもＳＯＸの除去を行うことができるセラミックス建材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１のセラミックス建材は、炭酸バリウムを含有するものである。
【０００６】
請求項２のセラミックス建材は、請求項１において、該セラミックス建材の表面の少なくとも一部は無釉であり、該セラミックス建材の吸水率が３〜２０％であることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３のセラミックス建材は、請求項１又は２において、該セラミックス建材は多孔質であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４のセラミックス建材は、請求項１ないし３のいずれか１項において、炭酸バリウムの含有量が０．０５〜５重量％であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５のセラミックス建材の製造方法は、セラミックス建材製造用原料を成形し、焼成してセラミックス建材を製造する方法において、該セラミックス建材製造用原料に炭酸バリウムを配合し、炭酸バリウムが残留する焼成条件で焼成することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項６のセラミックス建材の製造方法は、請求項５において、焼成温度が１０００〜１２００℃であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項７のセラミックス建材の製造方法は、請求項５又は６において、該セラミックス建材製造用原料が、炭酸バリウム０．０５〜５重量％、アルカリ成分（アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の合量として）５重量％以下を含有していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のセラミックス建材では、炭酸バリウムが大気中のＳＯＸと反応して硫酸バリウムとなることにより、大気中のＳＯＸが除去される。
【００１３】
該セラミックス建材の表面の少なくとも一部を無釉とすることにより、セラミックス建材と大気とが直に触れ、セラミックス建材中の炭酸バリウムと大気中のＳＯＸとの反応が進行し易くなる。
【００１４】
該セラミックス建材の吸水率は３〜２０％であることが好ましい。吸収率が３％以上であると、雨水がセラミックス建材内部に浸透し、雨水中に溶け込んだＳＯＸがセラミックス建材内部の炭酸バリウムと反応し易くなる。吸水率が２０％を超えると、セラミックス建材の強度が低下する。
【００１５】
該セラミックス建材が多孔質である場合、セラミックス建材の表面積が大きいため、セラミックス建材中の炭酸バリウムとＳＯＸとの接触面積が大きくなり、ＳＯＸが効率的に除去される。
【００１６】
該セラミックス建材としては、瓦、タイル、レンガ、テラコッタ等が挙げられる。
【００１７】
該セラミックス建材中における炭酸バリウムの含有量は０．０５〜５重量％であることが好ましい。炭酸バリウムの含有量を０．０５重量％以上とすることにより、ＳＯＸを除去する効果が高くなる。５重量％超であると、セラミックス建材の強度が低下するおそれがある。
【００１８】
本発明のセラミックス建材は、セラミックス建材製造用原料を成形し、炭酸バリウムが残留する焼成条件で焼成することにより製造することができる。
【００１９】
このセラミックス建材の製造方法において、焼成温度が１０００〜１２００℃である場合、炭酸バリウムの多くが、分解したり、焼成過程で焼成体中に部分的に生成することがあるガラス融液相中に溶け込んだりすることが抑制される。このため、得られるセラミックス建材中に炭酸バリウムが残留する。また、この焼成条件であると、過度に焼き締まることなく、適度に緻密化されたセラミックス建材が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明のセラミックス建材は、炭酸バリウムを含有するセラミックス建材製造用原料を、炭酸バリウムが残留する焼成条件で焼成することにより製造することができる。
【００２１】
セラミックス建材製造用原料の主原料としては、粘土、陶石、珪石、長石、シャモット、ガラス等が挙げられる。
【００２２】
この主原料は、通常はアルカリ成分を含有している。このアルカリ成分は、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏのアルカリ金属酸化物、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＣＯ３以外のＢａＯのアルカリ土類金属酸化物である。
【００２３】
アルカリ成分を含有するセラミックス建材製造用原料を焼成する場合、焼成体中に、該アルカリ成分に起因するガラス融液相が生成し、該融液相中にＢａＣＯ３が溶け込み、製造されるセラミックス建材中の炭酸バリウムの含有量が減少する。
【００２４】
従って、セラミックス建材製造用原料中におけるアルカリ成分の含有量は、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の合量にして換算して、５重量％以下、特に３重量％以下と少量であることが好ましい。
【００２５】
上記の主原料に炭酸バリウムが配合される。セラミックス建材製造用原料中における炭酸バリウムの配合量は、０．０５〜５重量％、特に１．０〜３．０重量％であることが好ましい。炭酸バリウムの含有量を０．０５重量％以上とすることにより、ＳＯＸを除去する効果が高くなる。また、セラミックス建材の製造工程に焼成過程を含む場合でも、炭酸バリウムが分解されること無く残留する。５重量％超であると、セラミックス建材の強度が低下するおそれがある。
【００２６】
このセラミックス建材製造用原料は、湿式混合又は乾式混合された後、成形され、焼成される。
【００２７】
成形法としては、押出成形、プレス成形など各種方法を採用することができる。
【００２８】
焼成温度は１０００〜１２００℃であることが好ましい。焼成温度が１０００〜１２００℃である場合、炭酸バリウムの多くが、分解したり、焼成過程で焼成体中に部分的に生成することがあるガラス融液相中に溶け込んだりすることが抑制される。このため、得られるセラミックス建材中に炭酸バリウムが残留する。また、この焼成条件であると、過度に焼き締まることなく、適度に緻密化されたセラミックス建材が得られる。
【００２９】
焼成温度は、ローラーハースキルンでは４０〜１２０分、トンネルキルンでは２０〜４０時間であることが好ましい。
【００３０】
本発明のセラミックス建材の表面は無釉であってもよく、表面の一部（例えば表面積の９０％以下）が施釉されていてもよい。セラミックス建材が瓦である場合、いぶし瓦であってもよく、施釉されている瓦の場合は、少なくともその上面と木端面が施釉されていることが好ましい。
【００３１】
本発明のセラミックス建材の吸水率は３〜２０％、特に５〜２０％であることが好ましい。吸収率が３％以上であると、雨水がセラミックス建材内部に浸透し、雨水中に溶け込んだＳＯＸがセラミックス建材内部の炭酸バリウムと反応し易くなる。吸水率が２０％を超えると、セラミックス建材の強度が低下するおそれがある。
【００３２】
本発明のセラミックス建材は、陶器質、せっ器質、磁器質のいずれでもよい。
【実施例】
【００３３】
Ｉ．試料の作成
主原料として、一般的な瓦を用いた。この瓦を、８０℃で２４時間乾燥した後、メノウ乳鉢で粉砕した。この粉砕物の一部を取り分け、粉砕物５０ｇに対して炭酸バリウム（キシダ化学製炭酸バリウム特級）を添加し、メノウ乳鉢で粉体混合した。このようにして、炭酸バリウムが外割で０重量％、０．１重量％又は１重量％添加された３種類のセラミックス建材製造用原料を得た。
【００３４】
各セラミックス建材製造用原料に蒸留水を加えて練り込み、粘土状にした後、約１５ｍｍ角のサイコロ状に成形した。このようにして、炭酸バリウムの含有量が異なる３種類の成形体を複数個ずつ作成した。
これらの成形体を電気炉にて１１５０℃で１時間焼成して、３種類のセラミックス建材試料を得た。
【００３５】
II．浸漬試験用雨水への浸漬
浸漬試験用雨水として、ＨＮＯ３（１０ｍｌ）、Ｈ２ＳＯ４（５ｍｌ）及びＨＣｌ（２ｍｌ）を超純水１００ｍｌに添加して、自然雨水を１０００倍濃縮したものに相当する浸漬試験用雨水を調整した。なお、ＨＮＯ３、Ｈ２ＳＯ４及びＨＣｌとしては、いずれも関東化学製の特級試薬を用いた。
【００３６】
上記３種類のセラミックス建材試料の各々を、第１ないし第３の３グループに分けた。第１グループのセラミックス建材試料は上記浸漬試験用雨水に浸漬しなかった。
【００３７】
第２グループのセラミックス建材試料は、シャーレ内に入れた浸漬試験用雨水に該試料の約３分の１が浸るようにして２４時間浸漬した後、室温（２８℃）で２日間自然乾燥させた。
【００３８】
第３グループのセラミックス建材試料は、シャーレ内に入れた浸漬試験用雨水に該試料の約３分の１が浸るようにして２４時間浸漬した後、超純水中で５分間の超音波洗浄を施し、次いで室温（２８℃）で２日間自然乾燥させた。
以上の操作を得て、表１に示す試料を得た。
【００３９】
【表１】
2007204323.tif 000002
【００４０】
III．セラミックス建材試料の元素分析
表１で示した総ての試料をエポキシ樹脂で包埋固化した後、試料断面が現れるまで乾式にて研削し、分析に供する断面を得た。なお、浸漬試験用雨水への浸漬を行った試料にあっては、浸漬時の状態における水平面と垂直な平面で切断した断面が分析に供する断面となるようにした。
【００４１】
削り粉をブロアーで吹き飛ばした後、試料表面に導電性を付与するためにカーボンコーティング（１５ｍｍ厚）を施した。
【００４２】
ＥＰＭＡ（日本電子  ＪＸＡ−８８００ＲＬ）にて試料断面の元素分析を行い、元素分布のマッピングを行った。分析元素はＳ、Ｎａ、Ｃａ及びＢａの４元素とした。その結果を図１〜３に示す。
【００４３】
IV．瓦中のＳ分の分析
瓦を８０℃で乾燥した後、メノウ乳鉢で粉砕した。粉砕した試料をアルカリで溶解した後、残渣を分離して中性化した溶液を得た。該溶液中のＳＯ４２−を，イオンクロマトグラフ（ダイオネクス  ＤＸ３０２）により定量した。該定量値に基づき、瓦中に含有するＳに換算した値を計算した。その結果、Ｓとして０．０１４重量％であった。
【００４４】
Ｖ．結果
（１）  試験試料の色彩及び緻密度
今回の試験のために調製した試料は少量であったが、使用した瓦原料の可塑性が高く、炭酸バリウムを添加し、混合した後でも容易に成形することができた。また、焼成体は、何れも同様の焼成呈色を示していた。このことから、炭酸バリウムの添加による焼成挙動への大きな影響は無いと考えられる。
【００４５】
浸漬試験用雨水に浸漬した試料の状態は、浸ると同時にどれも試料全体が一様に濡れた状態になった。これは、瓦原料のように粘土質の多い材料は焼成温度１１５０℃では緻密化が十分に進まず、多孔質で吸水性の高い素材になっているためであると考えられる。
【００４６】
（２）  試験試料中の元素の分布
図１，２及び３は、炭酸バリウムを０重量％（ＮＯ．１〜ＮＯ．３）、０．１重量％（ＮＯ．４〜ＮＯ．６）及び１．０重量％（ＮＯ．７〜ＮＯ．９）添加した試料の断面の電子顕微鏡像及びＥＰＭＡ分析による該試料断面における各測定元素のカラーマッピングを示している。
【００４７】
図１〜３の各々において、第１行は浸漬試験用雨水に浸漬していない試料（ＮＯ．１、ＮＯ．４、ＮＯ．７）、第２行は浸漬試験用雨水に浸漬し、乾燥させた試料（ＮＯ．２、ＮＯ．５、ＮＯ．８）、第３行は浸漬試験用雨水に浸漬し、超音波洗浄し、乾燥させた試料（ＮＯ．３、ＮＯ．６、ＮＯ．９）である。また、図１〜３の各々において、第１列は試料断面の電子顕微鏡像であり、第２〜５列は、順にＮａ、Ｓ、Ｃａ及びＢａのカラーマッピングを示している。各マッピングの下側が、試料を浸漬試験用雨水に浸漬した底部に相当する。
【００４８】
浸漬試験用雨水に浸漬した試料は、浸漬試験用雨水に浸漬していない試料と比べて、Ｓが多量に分布している。このことから、Ｓは浸漬試験用雨水から供給されたものであると考えられる。
【００４９】
浸漬試験用雨水に浸漬した試料にあっては、その表面、特に上部付近に多くのＳが分布している。このことから、浸漬試験用雨水に試料を浸漬させたときに該雨水中のＳＯ４２−が試料内部に浸透し、該試料を乾燥していく過程でＳが上方及び表面に向って移動し、濃縮したものと考えられる。
【００５０】
浸漬試験用雨水に浸漬した試料を超音波洗浄することにより、試料中のＳは減少している。このことから、浸漬試験用雨水から試料中に供給されたＳの多くは、固定化されていない可溶性のものであると推察される。
【００５１】
しかしながら、炭酸バリウムが１重量％添加された試料では、試料内部のＳは、超音波洗浄によってあまり減少していない。また、試料内部のＳの存在箇所はＢａの存在箇所と一致している。このことから、炭酸バリウムが１重量％添加された試料には、焼成後においても炭酸バリウムが残存しており、この炭酸バリウムとＳとが反応して硫酸バリウムが生成することにより、Ｓが試料内に固定化されたものと考えられる。
【００５２】
炭酸バリウムの分解温度は、本実施例における焼成温度（１１５０℃）よりも高い１４００℃である。しかし、焼成時にガラス融液相が生成し、Ｂａが該融液相中に溶け込んでガラス化する可能性がある。そこで、ガラス融液相を形成する成分であるＮａ及びＣａの分布とＢａの分布とを比較したところ、Ｎａ及びＣａは試料中に点在しており、また、Ｂａの存在箇所は該Ｎａ及びＣａの点在箇所と一致していなかった。このことから、１１５０℃の焼成温度では、Ｎａ及びＣａを主成分とする融液相は試料中に十分に拡散することなく点在しており、また、Ｂａは該融液相中にほとんど取り込まれずに炭酸バリウムとして残存しているものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】炭酸バリウムを添加していない試料の電子顕微鏡像及びＥＰＭＡ分析によるＮａ、Ｓ、Ｃａ及びＢａ元素のカラーマッピングである。
【図２】炭酸バリウムを０．１重量％添加した試料の電子顕微鏡像及びＥＰＭＡ分析によるＮａ、Ｓ、Ｃａ及びＢａ元素のカラーマッピングである。
【図３】炭酸バリウムを１．０重量％添加した試料の電子顕微鏡像及びＥＰＭＡ分析によるＮａ、Ｓ、Ｃａ及びＢａ元素のカラーマッピングである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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